CN108243549B - 具有开槽通气结构的等离子体激励器 - Google Patents

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Abstract

具有开槽通气结构的等离子体激励器，属于介质阻挡放电等离子体技术领域。本发明是为了解决现有等离子体激励器产生的等离子体诱导射流速度低的问题。它包括绝缘介质、设置于绝缘介质上表面的介质表面电极和水平嵌入绝缘介质内部的嵌入电极，两个电极沿绝缘介质的长度方向相平行设置，绝缘介质的上表面沿长度方向开设槽道，槽道位于两个电极之间，并且介质表面电极的内侧部分覆盖住槽道的上槽口。本发明作为一种可提高等离子体的诱导射流速度的等离子体激励器。

Description

具有开槽通气结构的等离子体激励器
技术领域
本发明涉及具有开槽通气结构的等离子体激励器，属于介质阻挡放电等离子体技术领域。
背景技术
介质阻挡放电等离子体激励器作为主动流动控制设备，具有输入能量少、结构简单且无需移动部件、控制灵活、反应快速等优点。随着研究的开展，等离子体激励器逐渐应用在流动分离控制、转捩流动控制以及湍流流动控制等领域，并获得了较好地控制效果。
现有的介质阻挡放电等离子体激励器主要由两个电极以及它们之间的绝缘介质构成，其中一个电极暴露在空气中，另外一个电极植入在绝缘介质中。在两个电极之间施加有效的激励电压后将促使绝缘介质上方的气体电离，从而在绝缘介质表面形成等离子体。
这种结构的介质阻挡放电等离子体激励器所产生的诱导射流较低，其流动控制效果远达不到实际工程应用的需要。虽然通过提高输入电压可以提高诱导射流的速度，但受限于激励器的材料，过高的电压会导致激励的性能降低、寿命减短甚至破坏。
发明内容
本发明目的是为了解决现有等离子体激励器产生的等离子体诱导射流速度低的问题，提供了一种具有开槽通气结构的等离子体激励器。
本发明所述具有开槽通气结构的等离子体激励器，它包括绝缘介质、设置于绝缘介质上表面的介质表面电极和水平嵌入绝缘介质内部的嵌入电极，两个电极沿绝缘介质的长度方向相平行设置，绝缘介质的上表面沿长度方向开设槽道，槽道位于两个电极之间，并且介质表面电极的内侧部分覆盖住槽道的上槽口。
所述槽道的底部为下凹的弧形槽底。
槽道的法向高度为两个电极法向距离的40％～60％。
所述介质表面电极的内侧壁与未被覆盖侧槽道侧壁的距离为0.4～1.0mm。
所述两个电极与绝缘介质的长度相同。
本发明的优点：本发明通过在绝缘介质上开设槽道，并且使槽道位于介质表面电极的下游，来加强等离子体激励器的激励强度。槽道被介质表面电极部分覆盖，使通入槽道内的气体形成聚集回流后，由槽道的开口处流出。通过开槽引入气体，增加了激励器下游可电离的空气，从而能够在两个电极之间产生更多的等离子体，进而可提高等离子体的诱导射流速度。
附图说明
图1是本发明所述具有开槽通气结构的等离子体激励器的横截面示意图；
图2是本发明所述具有开槽通气结构的等离子体激励器的俯视图；
图3是图2中去掉槽道结构的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式进行详细的说明：
结合图1所示，本发明所述的具有开槽通气结构的等离子体激励器，它包括绝缘介质3、设置于绝缘介质3上表面的介质表面电极2和水平嵌入绝缘介质3内部的嵌入电极4，
两个电极沿绝缘介质3的长度方向相平行设置，绝缘介质3的上表面沿长度方向开设槽道1，槽道1位于两个电极之间，并且介质表面电极2的内侧部分覆盖住槽道1的上槽口，所述嵌入电极4嵌入在绝缘介质3上预先开设的通槽内。
本实施方式中，槽道1处于两个电极之间，并且上槽口与介质表面电极2在宽度方向上部分重合，槽道1与嵌入电极4在水平方向上存在一定的距离。结合图2所示，图2中的虚线表示在俯视方向上被遮挡，看不到的轮廓线。图3中作为对照，去掉了槽道1的轮廓线。
所述介质表面电极2与供电电源连接，嵌入电极4接地。
本实施方式中，当两个电极施加上足够强度的电压后，绝缘介质3周围的空气会被弱电离出带电粒子。带电粒子在电场力的作用下定向移动并同周围的中性气体分子进行动量交换，从而产生诱导流动。
等离子体激励器的诱导作用强度与其周围电离空气的数量密度有关，通过开设槽道通入气体可以增加电极下游的空气流量，与不开槽通气相比，相同条件下能够电离更多的气体，由此能够进一步促进带电粒子与中性空气分子的动量交换，提高诱导气体的运动速度。
根据本发明的实施例，所述槽道1的底部可以为下凹的弧形槽底。槽道1的底部设置为弧形，即倒圆结构，一方面是有利于加工，另一方面有利于通入的气体形成聚集回流。
根据本发明的实施例，槽道1的法向高度可以为两个电极法向距离的40％～60％。
根据本发明的实施例，所述介质表面电极2的内侧壁与未被覆盖侧槽道1侧壁的距离为0.4～1.0mm，该距离即为槽道1的实际开口，如果开口过大会影响电极上方的空气流动，减弱电离作用效果。
根据本发明的实施例，所述两个电极与绝缘介质3的长度相同。
两个电极的法向距离即竖直方向距离可以处于2mm～6mm之间，流向距离即水平距离可以限制在0.5～3mm之间，有利于加强空气的电离效果。
具体实施例：
结合图1所示，选择介质表面电极2的宽度为4mm，槽道1的宽度为3mm，介质表面电极2部分覆盖在槽道1上方，介质表面电极2与槽道1的侧壁形成的缝隙宽度为0.6mm。槽道1的深度为3mm。
为了验证本发明的效果，对与本发明结构相同但未开设槽道的等离子体激励器同时进行诱导速度测量：
使两种等离子体激励器电源输入相同：电压为100V，输入电流为0.35A。测量获得介质表面电极2下游10mm处的等离子体速度为：未开设槽道的等离子体激励器为1.3m/s，本发明为2.1m/s。计算可知，本发明的诱导速度相对增加了61.5％。由此说明，在电极下游开槽通气可以有效增强激励器的气动激励，增加等离子体激励器的诱导速度。

Claims (5)

1.一种具有开槽通气结构的等离子体激励器，它包括绝缘介质(3)、设置于绝缘介质(3)上表面的介质表面电极(2)和水平嵌入绝缘介质(3)内部的嵌入电极(4)，其特征在于，
两个电极沿绝缘介质(3)的长度方向相平行设置，绝缘介质(3)的上表面沿长度方向开设槽道(1)，槽道(1)位于两个电极之间，并且介质表面电极(2)的内侧部分覆盖住槽道(1)的上槽口。
2.根据权利要求1所述的具有开槽通气结构的等离子体激励器，其特征在于，所述槽道(1)的底部为下凹的弧形槽底。
3.根据权利要求1或2所述的具有开槽通气结构的等离子体激励器，其特征在于，槽道(1)的法向高度为两个电极法向距离的40％～60％。
4.根据权利要求3所述的具有开槽通气结构的等离子体激励器，其特征在于，
所述介质表面电极(2)的内侧壁与未被覆盖侧槽道(1)侧壁的距离为0.4～1.0mm。
5.根据权利要求4所述的具有开槽通气结构的等离子体激励器，其特征在于，
所述两个电极与绝缘介质(3)的长度相同。
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